針對現(xiàn)有飛參記錄儀中發(fā)動機滑油壓力參數(shù)測量誤差大的問題，在分析測量電路工作原理的基礎(chǔ)上，提出了在飛參外部加裝電壓信號測量處理電路的解決方案，并設(shè)計了實際電路，對測量結(jié)果進行了分析，從而在不改變飛參設(shè)備內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)的條件下，實現(xiàn)了滑油壓力信號的準(zhǔn)確測量，可為發(fā)動機監(jiān)控提供重要依據(jù)。

飛機發(fā)動機滑油壓力參數(shù)是衡量飛機發(fā)動機是否正常工作的重要依據(jù)，尤其在飛機科學(xué)維修、故障預(yù)防預(yù)測以及飛行事故調(diào)查時，飛行參數(shù)記錄設(shè)備（簡稱飛參）能否對壓力參數(shù)進行準(zhǔn)確記錄則是處理問題的關(guān)鍵。

1.滑油壓力測量現(xiàn)狀

滑油壓力由壓力表系統(tǒng)進行測量指示，該系統(tǒng)是一種二線磁電式儀表系統(tǒng),由壓力傳感器和指示器構(gòu)成，原理電路如圖1所示。圖1(a)是直流磁電壓力表原理電路，圖1(b)是交流磁電壓力表原理電路，系統(tǒng)中的傳感器在油壓作用下改變指示器中兩個工作線圈的電流比值，此電流比與滑油壓力成一定函數(shù)關(guān)系，而指示器中指針的轉(zhuǎn)角與該電流比也成同樣的函數(shù)關(guān)系�，F(xiàn)在飛機所裝備的飛參記錄設(shè)備利用測量（圖1中A、B兩點）電壓的方法來計算滑油壓力，從多年來的使用情況看，飛參記錄的滑油壓力值誤差很大，嚴(yán)重影響了發(fā)動機工作性能的正確判定。從壓力表的工作原理可知，用A、B兩點的電壓計算滑油壓力，此方法存在原理性錯誤，因此，必須對其進行改進，才能保證滑油壓力的準(zhǔn)確測量。

2.壓力信號提取方法研究

2.1壓力表工作原理分析

交、直流壓力表的工作原理相似，本文就以交流壓力表為基礎(chǔ)討論壓力信號測量方法。

滑油壓力表簡化等效原理電路如圖1(c)，指示器指針的轉(zhuǎn)角與電流比值成一定的函數(shù)關(guān)系，即：a=f(IJIb)

電路中，可見，電流比只與傳感器阻抗的相對變化量有關(guān)，也就是說指針轉(zhuǎn)角只與傳感器阻抗的相對變化量有關(guān)，單值地反映壓力的變化情況。

2.2壓力與Uab的關(guān)系

根據(jù)簡化等效電路可得

可見，UkB不僅與傳感器阻抗的相對變化量成正比，還與電源電壓成正比。因此單純測量UkB不能計算出壓力值，除非使用恒壓源供電方式，UkB才僅與y成正比，單值地對應(yīng)壓力值。表1是不同電源電壓下測得UkB的實際數(shù)據(jù)。從表1可見，UkB隨著電源電壓正比例變化。

在飛機上,壓力表系統(tǒng)由DC27V供電或由AC115V/400Hz經(jīng)變壓器降至約36V供電，這兩種電源的波動同樣會正比例地傳遞給電壓測量系統(tǒng)，飛行中兩種電源的電壓波動都非常大，會造成很大的壓力測量誤差。由此可見，僅測量Uab是不能準(zhǔn)確計算壓力數(shù)值的。

實際情況是，在飛機上不可能專門給滑油壓力表系統(tǒng)提供恒壓電源。從壓力表系統(tǒng)的原理及式(3)、式(5)可知，只要想辦法去除電源電壓的影響，就可以從根本上解決準(zhǔn)確測量的問題。

2.3改進方法研究

2.3.1增加電源電壓U的測量用以修正Uab

在現(xiàn)有測量的基礎(chǔ)上增加一個測量參數(shù)——電源電壓U，以在36V供電情況下的參數(shù)為基準(zhǔn)，用式(6)對UkB進行修正，然后根據(jù)P~UkB對應(yīng)關(guān)系計算壓力數(shù)值，即：

2.3.2測量電壓Uk和Ub,用電壓比計算壓力

如圖1，如果選擇參考點1，可得：

由式(7)可見，電壓比與電流比一樣，僅與傳感器阻抗的相對變化量有關(guān)，可以單值地反映壓力的變化。這樣一來，就有如下兩種改進方法實現(xiàn)對滑油壓力進行準(zhǔn)確的測量。

方法一若飛參中有可擴展的模擬信號測量通道，則將原測量Uab的電路在增加了參考點后改成測量Uk和Ub,測試程序中壓力測量函數(shù)改成PfUb/Ua)就可準(zhǔn)確測量壓力。該方法飛參改動大，既要對飛參系統(tǒng)硬件電路進行改造，又要對壓力計算函數(shù)進行相應(yīng)的改進。

方法二飛參外部（即在飛機上）加裝電壓Uk和U測量電路，并完成Ub/Ua運算，計算結(jié)果從原通道送給飛參系統(tǒng)，飛參系統(tǒng)硬件不作任何改動，只對壓力計算函數(shù)作相應(yīng)的調(diào)整，即可完成壓力的準(zhǔn)確測量。

目前，由于飛參系統(tǒng)可用于擴展的模擬輸入通道很緊張，對飛參系統(tǒng)硬件改動的難度很大，故方法二是最佳的改進方法。

3.電壓Vk和VB信號測量處理電路設(shè)計

3.1信號特性分析

從圖1可知，對于直流磁電儀表，電壓的測量相對要簡單一些，而交流表則復(fù)雜一些，其兩條電流支路是半波整流電路，即流過各支路的電流是半波脈動直流。若取參考點1，則測得的Ua和Ub波形見圖2,其中（a)、(d)是完整波形，可見出現(xiàn)了嚴(yán)重的畸變，這是由于電路中存在感性元件的緣故；（b)、(c)是壓力為零時Ua和U的正半周有效波形，（e)、(f)是壓力為8kg/cm2時Ua和U的正半周有效波形。通過分析可知，只要正確提取每個電壓的正半周信號，濾波后再完成Ub/Ua運算，壓力就可準(zhǔn)確計算。同理，若取參考點2，據(jù)圖3所示波形可知，只要正確提取每個電壓的負(fù)半周信號，然后完成Ub/Ua運算，壓力同樣可準(zhǔn)確計算。

3.2信號測量和處理電路設(shè)計

通過信號分析可知，“同相輸入正輸出”半波整流電路可用于圖2所示有效電壓信號的測量，“反相輸入正輸出”半波整流電路可用于圖3所示有效電壓信號的測量[4]。圖4就是設(shè)計的半波整流電路，圖中C1和C2的作用是濾波，即將脈動直流信號濾成比較平滑的直流信號，開關(guān)K用于切換不同參考點時的整流方式。當(dāng)選擇參考點1時，K應(yīng)為圖中同相輸入位置，否則應(yīng)選擇向下反相輸入位置，整流器的增益為1/4。

3.3模擬混合四則運算電路設(shè)計

為了使處理電路的輸出能夠適應(yīng)不同的測試需求而設(shè)置了參數(shù)K和K2調(diào)整電路，以完成如下計算：

圖5是按式(7)設(shè)計的運算電路，其核心運算器U6是模擬混合四則運算電路，其中U3為緩沖器，U4和其外圍的各元件構(gòu)成了一個同相放大器,以調(diào)整參數(shù)K!,

U5和其外圍的各元件構(gòu)成了參數(shù)K2調(diào)整電路U7為2.5V標(biāo)準(zhǔn)電壓源。當(dāng)設(shè)定時，電路對滑油壓力表系統(tǒng)進行信號處理的結(jié)果在表2、表3中列出。

3.4測量結(jié)果分析

從表3中的計算誤差可見,電源電壓超出36V±10%且在極端壓力時測量誤差超過1.0%,但小于2.5%當(dāng)電源電壓在36V±10%以內(nèi)時，電路測量誤差小于1.0%，且?guī)缀醪浑S電源電壓的波動而變化.由此證明：用半波整流和模擬混合四則運算電路組成的壓力信號測量電路可以準(zhǔn)確地測算壓力表系統(tǒng)的電壓比Ub/Ua，并方便地以合適的直流模擬電壓形式傳遞給飛參系統(tǒng)，壓力數(shù)值計算準(zhǔn)確。

3.5誤差分析

通過對壓力給定設(shè)備、實驗電路進行分析，測試中出現(xiàn)誤差的原因主要有以下三個方面：（1)壓力給定設(shè)備誤差，會對測量造成一定的影響。(2)從測量數(shù)據(jù)來看，傳感器兩個電感線圈存在一定的不對稱誤差，尤其在電源電壓超過±10%以后，其不對稱性造成的非線性誤差加大。且傳感器對稱中點(4.0kg/c)有一定偏差，也增加了測量的誤差。（3)在測量電路中，由于使用的運算放大器沒有設(shè)置失調(diào)調(diào)整電路，故放大器失調(diào)也造成了一定的測量誤差。

實驗證明，用半波整流電路結(jié)合模擬混合四則運算電路可以很好地完成Ub/Ua的測算，從而可以不改變飛參設(shè)備內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)，通過在飛機上加裝測量電路，實現(xiàn)將與滑油壓力成函數(shù)關(guān)系的直流電壓信號從原輸入電路送給飛參設(shè)備，實現(xiàn)滑油壓力的準(zhǔn)確測量。